[發明專利]測量全可變氣門機構各氣門型線差異的裝置及方法

有效

• 申請號: 201110219976.4
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102393302A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 謝輝;宋康;何宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01B21/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種測量多缸發動機氣門型線差異的裝置及方法。特別是涉及一種既可以在轉速、升程和相位均穩定時各氣門型線靜態差異測量，又可以在轉速、升程和相位變化時各氣門型線變化歷程動態差異測量的測量全可變氣門機構各氣門型線差異的裝置及方法。

背景技術

傳統發動機配氣機構的氣門運行參數，如氣門開啟關閉時刻、氣門開啟的持續時間是固定不變的，參數的確定取決于設計工況點。若設計工況點選擇在高速大負荷，則不能滿足低速小負荷的要求，因此傳統配氣機構難以滿足發動機在全工況內氣門參數優化配置的要求，影響發動機性能的進一步提高。

隨著“高效、低能耗、低排放”要求的不斷提高，氣門運行參數需要隨著發動機工況的改變而動態調整，從而在全工況內優化發動機的換氣過程。另外，可控自燃(CAI)這種新概念燃燒方式在節能減排方面體現了巨大的潛力，而采用基于全可變氣門機構的負氣門重疊角(NVO)策略，被認為是一種實現CAI的最為可行的方案之一。因此，全可變氣門技術，即氣門的開啟、關閉時刻以及升程均可調節的技術，受到了人們日益廣泛的重視。

然而，對于多缸發動機，在應用全可變氣門技術時，會遇到兩個重要問題：1.各缸氣門型線的靜態差異：即由于制造和安裝誤差，發動機各氣缸的氣門型線不能完全相同，存在相互差異；2.氣門參數的調節過程的動態差異：由于氣門參數的調節過程需要時間，氣門參數的動態調整過程中，各缸的氣門型線調節路徑也不能保證完全相同。

氣門的升程和相位會對發動機的換氣過程以及壓縮過程產生影響，在發動機穩態工況下，特別是對于可控自燃(CAI)燃燒模式，氣門型線的不同將造成進氣量、有效壓縮比以及各缸進氣回流的不同，加劇多缸機中固有的各缸之間的相互耦合影響，使得整體燃燒狀態惡化。在發動機的工況切換的瞬態工況下，由于氣門參數需隨著工況的變化而進行實時調整，可變氣門相位和升程機構的切換工程難以瞬間完成的，因此各氣門的參數調節路徑必然存在不一致性。

由于發動機的轉速較高，每個工作循環所用時間在毫秒級，所以對于切換過程，各缸的氣門型線的變化歷程的不同會更加顯著，這種動態差異將影響工況切換過程中各缸的協同工作，影響整機性能。如伯明翰大學的Jacek?Misztal等人在“Cylinder-to-Cylinder?Variations?in?a?V6?Gasoline?Direct?Injection?HCCI?Engine”一文中提到，多缸機的HCCI(CAI)燃燒模式存在明顯的各缸的工作不一致性，進氣過程的充氣效率會影響有效壓縮比，進而對各缸的工作一致性產生影響，而氣門型線的差異會對進氣過程產生明顯影響。綜上所述，多缸發動機各氣門型線靜態和動態差異的測量和評價，對于加工制造和發動機燃燒過程控制過程具有重要意義。

目前，對于多缸發動機的氣門型線差異的測試臺架，還鮮有相關的文獻或專利發表。上海汽車集團股份有限公司技術中心的武濤等人，于2010年在《連續可變升程氣門機構的試驗研究》一文中，介紹了一款氣門型線測試臺架。但是，該臺架針對的僅是可變升程機構，另外，并沒有涉及多缸多氣門的型線差異對比，更沒有提出多缸發動機氣門的動態差異的概念和評價測試方法，以及通過工控機管理軟件進行測試過程管理的方法。在申請號為201010281223.1的名為《發動機氣門升程的萬向檢測裝置》的專利中，提出了一種氣門型線的測試裝置，但是，該裝置同樣沒有涉及多缸發動機差異的測量方法。

綜上所述，多缸發動機的各缸氣門型線的差異是在內燃機燃燒控制，特別是在可控自燃(CAI)這種新概念燃燒模式控制中出現的新問題。各氣門靜態和動態差異的測量和評價對于多缸發動機全可變氣門機構的設計加工，以及相應的燃燒控制策略的開發具有重要的參考價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠實現對多發動機的氣門型線的自動測量并完成各缸氣門型線的靜態和動態差異對比的測量全可變氣門機構各氣門型線差異的裝置及方法

本發明所采用的技術方案是：一種測量全可變氣門機構各氣門型線差異的裝置及方法，測量全可變氣門機構各氣門型線差異的裝置，包括有安裝支架，所述的安裝支架的臺面上設置與油箱、油泵和潤滑油管相連的配有全可變氣門機構的發動機缸蓋，所述安裝支架臺面的下方設置有與所述的發動機缸蓋上的多個氣門相連的氣門型線測試機構、變頻機構、控制單元以及光電編碼器，所述的氣門型線測試機構還與控制單元相連，所述的變頻機構的輸入端連接控制單元，而輸出端通過正時皮帶或鏈條連接發動機缸蓋上的凸輪軸，所述的光電編碼器設置在變頻機構的輸出端。